提高2机组汽包水位保护的稳定性

1、 发布人:张晓东北方联合电力有限责任公司临河热电厂生检部热工主控班QC小组QC小组简介QC小组成员表汽包水位重要性：保持汽包正常水位是保证锅炉和汽轮机安全运行的重要条件之一，汽包水位过高，蒸汽空间缩小，将会增加蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，容易造成过热器积盐、超温和汽轮机通流部分结垢。 汽包水位严重过高或满水时，蒸汽大量带水，会使主汽温度急剧下降，蒸汽管道和汽轮机内发生严重水冲击，甚至造成汽轮机叶片损坏事故。汽包水位过低会引起锅炉水循环的破坏，使水冷壁管超温过热；严重缺水而又处理不当时，则会造成炉管大面积爆破的重大事故。 选题理由我厂情况：我厂汽包水位测量装置主要采用双色水位计、电接点水位计和差压

2、水位计。双色水位计直观、可靠，但精度不够且不能量化，只能作为判断水位的辅助手段；电接点水位计相对可靠、准确，其示值是运行人员主要的参数；差压水位计是锅炉汽包水位的主要测量设备之一，是通过把液位高度变化转换成差压变化来测量水位。 我厂水位自动调节系统的水位信号由每台炉的4台外置式平衡容器式差压水位计提供。由于外置式差压水位计在低负荷时不能正常投入使用，因此在低负荷或启停炉过程中，水位自动调节需切为手动，并解列锅炉汽包水位保护，防止保护误动。在正常运行中，经常会出现汽包水位和电接点或双色水位计存在较大偏差，并且4台外置式差压水位计之间也经常会出现较大偏差。外置式差压水位计的这种运行状况直接威胁着锅

3、炉的安全稳定运行，并给运行人员操作和监视带来诸多不便。 通过分析我QC小组决定将提高我厂作为本次QC活动的课题. 小组对2013年11月-2014年2月#2机组汽包水位的缺陷进行统计得出：结论：汽包水位差压计测量的不准确为汽包水位缺陷的主要原因。目标确定目标确定目标值依据分析：目标值依据分析：2.目标值分析结果：目标值分析结果：要因确认 确认一 要因确认 确认二 要因确认 确认三 要因确认 确认四 要因确认 确认五 按照流体静力学原理，当汽包水位在正常水位H0(即零水位)时，平衡容器的差压输出P0P0=Lr-H0r2-（L-H0）rs （1-1）式中 rs饱和蒸汽重度,其它符号的意义如图1-1

4、所示。当汽包水位偏离正常水位变化H时，平衡容器的差压输出为PP=P0-（ r2- rs）H （1-2）L、H0为确定值，若r1、r2和rS为已知的确定值时，正常水位时的差压输出P0就是常数，也就是说差压式水位计的零水位差压是稳定的。平衡容器的输出差压P0则是汽包水位变化H的单值函数。水位增高，输出差压减小。应当指出，上述平衡容器在实际应用中，由于存在下列问题，造成差压式水位计指示不准。（1）由于平衡容器向外散热，正、负压容器中的水温由上至下逐步降低，且温度分布不易确定。因此用式（1-1）、（1-2）分度差压计时，因重度r1和r2的数值很难准确确定 ，使得分度好的差压式水位计装到现场后与云母水位

5、计的指示对不起来。即使在现场对照云母水位计的指示调整好刻度值，随着使用情况的变化，还会由于r1和r2数值改变而使差压式水位计指示不准。为解决这个问题，可通过改进平衡容器结构，设法使r1 和r2为已知确定值。例如，用蒸汽套保温，可使r1和r2都等于汽包压力下饱和水的重度rw，这时，差压P和水位H有以下关系式：P=L（rw- rS）-H（rw- rS） (1-3)其中 H=H0H。（2）一般，差压式水位计是在汽包额定工作压力下分度的，因此差压式水位计只有在汽包额定工作压力下运行时其指示才正确。当汽包压力变化时，饱和水重度和饱和蒸汽重度随之变化，使差压式水位计的指示发生很大误差。（rw- rS）随压

6、力变化的关系在不同的压力范围内是不同的，如图1-2所示，从图中可见，在30-130Kg/cm2压力范围内，压力和重度差（rw- rS）的关系非常接近线性，随着压力的降低，重度差（rw- rS）增大。由于双室平衡容器的结构尺寸L总是大于H，所以从式1-3可知，当汽包压力低于额定值时，（rw- rS）增大，使输出P增大，因而使差压式水位计指示偏低。由此产生的水位指示误差还与水位H、平衡容器结构尺寸L有关。（L-H）愈大，指示误差也愈大，也就是说，低水位比高水位误差大。这种误差在中压锅炉可达40-50mm，在高压锅炉可达100mm以上，使差压式水位计在机组启、或滑压运行时不能使用。平衡容器平衡容器自

7、身计算自身计算复杂复杂对环境温对环境温度依赖性度依赖性较大较大制定对策制定对策要消除或减小因汽包压力变动而造成的误差，可进一步改进平衡容器的结构，或者采用汽包压力补偿措施，可以减小差压式水位测量误差 内置式平衡容器根据差压计原理而设计的，克服了平衡容器内正压侧水柱高度的重度r1和负压侧水柱高度的重度r2受环境温度的影响。可以采用式（1-3）对平衡容器差压值进行压力补偿，因为差压P是rw- rS的单值函数，rw- rS是汽包压力的单值函数。 汽包内置水位平衡容器工作原理 汽包内置水位平衡容器是根据多年来的工程实践而开发的，它克服了环境温度对单室平衡容器及参比水柱内水密度的影响，使信号更稳定，测量

8、的附加误差更小，补偿公式更简单，结果更准确。众所周知，单室平衡容器及参比水柱内水的温度受环境温度和风向以及容器的结构、表管的走向布置影响较大，而水的密度与水的温度关系较大，一个较小的差压误差，经补偿计算后会增加近2倍的误差，给水位测量带来较大的一个随机误差。汽包内置水位平衡容器，将平衡容器置于汽包内部，使其水容器和参比水柱永远处于饱和环境下，克服了参比水柱水温难以测量的不足，从而使信号更加稳定。汽包内置水位平衡容器提供了一个更加稳定、可靠、准确的差压信号，从而使汽包水位测量、调节和保护更加真实可信。 汽包内置水位平衡容器的原理如图1-3所示：4 L87263151、冷凝罐2、汽侧管3、正压取样

9、管4、负侧取样管5、DCS6、差压变送器7、汽包8、平衡罐9、备用正压取样管LH0H129汽包内置水位平衡容器主要由1冷凝罐、3正压取样管、5 DCS、6差压变送器、8平衡罐等组成。汽包运行过程中饱和蒸汽进入到冷凝罐中冷凝成饱和水回流到平衡罐中，参比水柱所形成的静压通过正压取样管引到差压变送器的正端，汽包内的水通过水侧取样管引到差压变送器的负端，这样差压变送器输出差压信号给DCS，在DCS中通过压力补偿计算得出汽包内的水位。这样做没有了环境温度对参比水柱密度的影响，计算出来的结果就更接近于汽包中的实际水位，能够真正反映汽包真实水位。原理图中：L为平衡罐上边沿到水侧取样管中心线的距离，H0为汽包

10、设计0水位线到水侧取样管中心线的距离，H为现在水位线相对于0水位线的差值，1为饱和水的密度， 2为饱和汽的密度。由此我们可以列出下列公式：H=L- H0-P/（1-2）。从公式中我们可以看出，水位只与饱和水和饱和汽的密度有关，而密度与压力有关，我们只要测出汽包压力就可以从密度表中查出密度，代入公式即可计算出水位。 原平衡容器的水位变送器送出的是水位信号，改造后水位变送器送出的为差压信号，并且水位计算公式有不同汽包压力下饱和水密度不同的修正公式，所以汽包平衡容器改造后需对原组态的水位计算公式进行修改，修改后组态公式如下： 内置式平衡容器计算水位与电接点水位计，在改造前后相比较可明显的发现，两者之

11、间的水位偏差变得很小，与外置式相比内置式平衡容器测量的水位精确性有了明显的提高。汽包内置水位平衡容器的优点： 由于将平衡罐安装在汽包内，使平衡罐及引出管中的水的温度为汽包内饱和水的温度，其密度为饱和水的密度，这样在进行补偿计算时就有相对稳定的参数，可以准确计算出汽包水位。 由于在汽包的汽侧取样管上焊接有冷凝罐，可以及时向平衡罐中补充冷凝后的饱和水，可以保证在起炉不久就投入汽包水位。 备用正压取样管，防止内置式平衡罐出现意外后可将正压表管与之相连。这样就与现行的外置式单室容器一样，以防万一。结论：这次QC活动圆满完成了 预定目标。 通过内置式平衡容器计算水位与电接点水位计，在改造前后相比较通过内

12、置式平衡容器计算水位与电接点水位计，在改造前后相比较可明显的发两者之间的水位偏差，由以前最大的可明显的发两者之间的水位偏差，由以前最大的75mm75mm减小到了减小到了5mm,5mm,与外与外置式相比内置式平衡容器测量的水位精确性有了明显的提高置式相比内置式平衡容器测量的水位精确性有了明显的提高, ,使平衡容使平衡容器计算出的水位与汽包的实际水位几乎一致。器计算出的水位与汽包的实际水位几乎一致。据调查据调查 1 1 将将修改后的水位计算公式修改后的水位计算公式逻辑组态编入临河热电厂逻辑组态编入临河热电厂300MW300MW机机组逻辑组态组逻辑组态备份备份中。中。 2 2 定期调取汽包水位曲线，对不合理的组态参数进行及时调整定期调取汽